一種可控離心泵多工況水力設(shè)計方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及到一種離心泵水力設(shè)計方法，特別涉及一種可控離心泵多工況水力設(shè) 計方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 離心泵由于其具有性能適用性高、體積小、結(jié)構(gòu)簡單、壽命長等突出優(yōu)點應(yīng)用領(lǐng)域 廣泛，離心泵的研宄得到迅速發(fā)展，已建立了一批優(yōu)秀的水力模型，目前國內(nèi)外對離心泵的 設(shè)計方法理論已經(jīng)取得了較大的成績，工程上實用的離心泵水力設(shè)計方法主要有：模型換 算法，速度系數(shù)法，面積比原理，自由旋渦理論等。目前，國內(nèi)離心泵的高效水力設(shè)計方法， 仍然以速度系數(shù)法和相似設(shè)計理論為主，多采用理論與經(jīng)驗相結(jié)合的方法，大部分公式中 的系數(shù)都是根據(jù)經(jīng)驗給一定范圍，無法準(zhǔn)確地選擇系數(shù)；或者還有一部分系數(shù)需要通過圖 表來選擇。因此，這樣帶有選擇的盲目性設(shè)計容易造成水力性能參數(shù)的不確定性。
[0003] 多工況水力設(shè)計方法已經(jīng)有部分學(xué)者或工程師進(jìn)行研宄，其研宄的主要內(nèi)容主要 有一下幾種類型：一種是借助現(xiàn)有的CFD軟件及算法軟件進(jìn)行多工況水力設(shè)計，其主要特 征是借助軟件進(jìn)行設(shè)計，缺乏工程應(yīng)用性；二是針對多級泵的多工況水力設(shè)計，其主要特征 是借助不同水力模型進(jìn)行組合而達(dá)到多工況水力設(shè)計的目的，其缺點主要是針對多級泵的 多工況水力設(shè)計。
[0004] 目前，對單級離心泵的多工況水力設(shè)計方法主要是依靠經(jīng)驗進(jìn)行設(shè)計，其設(shè)計結(jié) 果帶有大量不可預(yù)知性，因此，對離心泵進(jìn)行可控多工況水力設(shè)計是相當(dāng)有必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為解決現(xiàn)有離心泵在進(jìn)行水力設(shè)計時，無法準(zhǔn)確控制性能曲線的變化規(guī)律而達(dá)不 到多工況水力設(shè)計的目的，本發(fā)明提供了一種可控離心泵多工況水力設(shè)計方法。本發(fā)明的 主要核心思想是：將性能曲線的控制分為兩個階段來實現(xiàn)，一是從零流量至設(shè)計工況流量 間的性能曲線主要通過控制關(guān)死點揚程與設(shè)計揚程的比值氏來實現(xiàn)；二是從設(shè)計工況流量 與最大流量間的性能曲線主要通過控制最大流量與設(shè)計流量的比值A(chǔ)來實現(xiàn)。
[0006] 控制札的方法主要是在一定的比轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，針對不同葉輪葉片數(shù)和葉輪出口安 放角，按照比轉(zhuǎn)速的大小，對現(xiàn)有葉輪出口直徑、葉輪出口寬度修正的基礎(chǔ)上，通過聯(lián)立以 比轉(zhuǎn)速為已知量的相應(yīng)多項關(guān)系式來實現(xiàn)水力設(shè)計要求；控制A的方法主要是在一定的比 轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，針對不同的葉輪葉片數(shù)和葉片安放角，按照比轉(zhuǎn)速的大小，在充分考慮葉輪出 口葉片間總面積與壓水室后補面積比值的基礎(chǔ)上，通過聯(lián)立以比轉(zhuǎn)速為已知量的相應(yīng)多項 關(guān)系式來實現(xiàn)水力設(shè)計要求。
[0007] 用本發(fā)明設(shè)計的葉輪不僅改善了葉輪內(nèi)部流動情況，保證了離心泵在設(shè)計工況點 不變的情況下，通過控制氏、(^來實現(xiàn)對性能曲線的控制，最終實現(xiàn)多工況水力設(shè)計的目 的。實現(xiàn)上述目的所采用的的技術(shù)方案：
[0008] 1.比轉(zhuǎn)速ns，其計算公式如下：
【主權(quán)項】
1. 一種可控離屯、累多工況水力設(shè)計方法，其特征在于：將性能曲線的控制分為兩個階 段來實現(xiàn)；(a)從零流量至設(shè)計工況流量間的性能曲線主要通過控制關(guān)死點揚程與設(shè)計揚 程的比值卑來實現(xiàn)，具體表達(dá)關(guān)系式為：
式中： 卑-關(guān)死點揚程與設(shè)計揚程的比值，
Hg-關(guān)死點揚程，米； Hd-設(shè)計工況點揚程，米； 02-葉輪出口角，。；n,-比轉(zhuǎn)速； Z-葉輪的葉片數(shù)，片； 化）從設(shè)計工況流量與最大流量間的性能曲線主要通過控制最大流量與設(shè)計流量的比 值單來實現(xiàn)，具體表達(dá)關(guān)系式為： (一）當(dāng)葉片數(shù)Z為4~6,b2《b1.化擁；
(二）當(dāng)葉片數(shù)Z為7~9,0.9b2《b2d《b2時；
式中： Y-面積比； Qt-最大流量與設(shè)計流量的比值，I
Qd-設(shè)計工況點流量，立方米/秒； Qb-最大流量，根據(jù)設(shè)計要求按照（0. 4~0. 6)Hd對應(yīng)流量，立方米/秒。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種可控離屯、累多工況水力設(shè)計方法，其特征在于：葉輪進(jìn)口 直徑Di由W下關(guān)系式確定：
式中： Di-葉輪進(jìn)口直徑，米；n-葉輪轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)/分鐘； ki-葉輪進(jìn)口修正系數(shù)； ki= 0. 13C°'513 式中： C-汽蝕比轉(zhuǎn)速；
式中： NPSHf-必需汽蝕余量，米。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種可控離屯、累多工況水力設(shè)計方法，其特征在于：葉輪出口 直徑化由W下關(guān)系式確定：
式中： 〇2-葉輪出口直徑，米；ku2-出口圓周速度系數(shù)
4. 如權(quán)利要求1所述的一種可控離屯、累多工況水力設(shè)計方法，其特征在于：葉輪出口 寬度b2由W下關(guān)系式確定：
式中： b2-葉輪出口寬度計算值，米； kb廠葉輪出口寬度修正系數(shù)，kb2= 5. 79如s-nss; Vm2-葉輪出口絕對速度的垂直分量，米/秒； km2-出口軸面速度系數(shù)，
5. 如權(quán)利要求1所述的一種可控離屯、累多工況水力設(shè)計方法，其特征在于：蝸殼第八 斷面面積Fs由W下關(guān)系式確定： 尸3=Y值 2n-ZSu)b2dSin0 2 式中： Fs-蝸殼第八斷面面積，平方米； Su-葉片圓周厚度，米； b2d-實際葉輪出口寬度最終選取值，米。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種可控離心泵多工況水力設(shè)計方法，主要核心思想是：將性能曲線的控制分為兩個階段來實現(xiàn)，一是從零流量至設(shè)計工況流量間的性能曲線主要通過控制關(guān)死點揚程與設(shè)計揚程的比值Hr來實現(xiàn)；二是從設(shè)計工況流量與最大流量間的性能曲線主要通過控制最大流量與設(shè)計流量的比值Qr來實現(xiàn)?？刂艸r的方法主要是在一定的比轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，針對不同葉輪葉片數(shù)和葉輪出口安放角，按照比轉(zhuǎn)速的大小，對現(xiàn)有葉輪出口直徑、葉輪出口寬度修正的基礎(chǔ)上，通過聯(lián)立以比轉(zhuǎn)速為已知量的相應(yīng)多項關(guān)系式來實現(xiàn)水力設(shè)計要求；控制Qr的方法主要是在一定的比轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，針對不同的葉輪葉片數(shù)和葉片安放角，按照比轉(zhuǎn)速的大小，在充分考慮葉輪出口葉片間總面積與壓水室后補面積比值的基礎(chǔ)上，通過聯(lián)立以比轉(zhuǎn)速為已知量的相應(yīng)多項關(guān)系式來實現(xiàn)水力設(shè)計要求。
【IPC分類】F04D15-00
【公開號】CN104791260
【申請?zhí)枴緾N201510204956
【發(fā)明人】王秀禮, 付強(qiáng), 王學(xué)吉, 朱榮生
【申請人】江蘇大學(xué)
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年4月23日